输入输出接口扩展

MCS-51系列单片机内部有4个双向的8位并行I/O端口：P0、P1、P2和P3口。在实际的应用系统中，P0、P2、P3口往往用来代替系统总线使用，数据口仅剩下P1口了。另外，单片机内部I/O口的功能也过于简单，只有数据锁存和缓冲功能，而没有状态寄存和命令寄存功能，难以满足复杂的I/O操作的要求。鉴于单片机的I/O资源比较有限，在实际应用中不得不使用扩展的方法，以增加I/O口的数量，强化I/O的功能。常用的I/O扩展有以下两种形式：简单I/O接口芯片的扩展可编程I/O接口电路的扩展4.3输入/输出接口扩展问题的提出什么样的芯片是简单芯片？复杂芯片又是什么样的？简单芯片：是指那些虽具有数据缓冲或锁存功能，但自身仅有数据的输入或输出及选通端或时钟端，却没有地址线和读写控制线，如采用TTL或CMOS数字集成电路构成的三态门、寄存器、三态缓冲寄存器等中小规模的集成电路芯片。可编程逻辑器件：那些不仅具有数据的输入或输出、具有选通端或时钟端，而且还具有地址线和读写控制线的芯片，他们一般具有片内的状态字寄存器、命令字寄存器，允许通过软件编程来改变它的接口功能或状态。如：intel8255、8155、8279etc.简单的I/O口扩展通常是采用TTL或CMOS电路锁存器、三态门等作为扩展芯片（74LS244、74LS245、74LS273、74LS373、74LS377等），通过P0口来实现扩展的一种方案。它具有电路简单、成本低、配置灵活的特点。简单的I/O口扩展主要包括：缓冲器扩展输入口（三态门：74LS244、74LS245等）输入接口的主要功能：解决数据输入的缓冲问题，如74ls244(具有三态缓冲功能，这样才可以和数据总线相连)。锁存器扩展输出口（锁存器：74LS273、74LS373、74LS377等）输出接口的主要功能：进行数据的保持（数据锁存）。4.3.1简单I/O接口芯片的扩展利用74LS244进行输入口的扩展74LS244引脚封装图MCS-51与74LS244的接口电路图缓冲器扩展输入口

74LS244是一种8位的三态缓冲器。当它的控制端1G（2G）为低电平时，输出等于输入；当它的控制端1G（2G）为高电平时，输出呈高阻态。在上图的电路中，P2.7与RD相或后作为244的使能信号，单片机的P0口与74LS244的8位输出端相连，所以74LS244的地址为：7FFFH（P2.7=0即A15=0，A14..A0为任意，这里取1，得到7fffh，当然，0000h~7fffh中任一地址均可）。当单片机从74LS244读取数据时应该为：

MOVDPTR，#7FFFH；将74LS244的口地址送入DPTR

MOVXA，@DPTR；74LS244的端口读取数据到ACC；执行时，RD有效，p2.7=0,选通了74ls244。注意：MOVXA，@DPTR;读操作，产生RD低电平信号利用74LS273进行输出口的扩展74LS273引脚封装图MCS-51与74LS273的接口电路图锁存器扩展输出口74LS273是一种8D触发器器。当它的控制端信号有效且触发端信号有效时，输入D1-D8端的数据被锁存到8D触发器中并形成输出Q1-Q8。在上图的电路中，P2.7与WR相或后作为74LS273的锁存信号（clk下降沿有效），单片机的P0口与74LS273的8位输出端相连，所以74LS273的地址为：7FFFH。（仅使P2.7=0，地址可以是0000h~7fffh中的任一个。）（仅当p2.7=0且WR=0时，clk才为0，数据被打入。）所以，当单片机从74LS244输出数据是应该为：MOVDPTR，#7FFFH；将74LS244的口地址送入DPTR

MOVX@DPTR，A；从ACC向74LS244的端口写数据;P2.7=0&WR=0,数据被打入到2732锁存器注意：MOVX@DPTR,A;写操作，产生WR低电平信号Intel8155是一个具有RAM、I/O和计数器的通用可编程接口芯片。其具有的资源为256B的静态RAM；两个可编程的8位并行I/O口PA和PB；一个可编程的6位并行I/O口PC；一个可编程14位减计数器TC；8位地址锁存器。

示意图一、可编程芯片8155的扩展是指芯片功能可由指令来确定，即需要对其编程。8155的引脚封装图8155的内部接口图CBA256字节静态RAM14位定时计数器TIMERINTIMEROUTVCC(＋5V)VSS(GND)PA0～PA7IO/MCEALERDWRRESETAD0～AD7PB0～PB7PC0～PC78155各引脚的功能为：地址/数据线AD0～AD7（8条）：是低8位地址线和数据线的共用输入总线，常和MCS-51单片机的P0口相连，用于分时传送地址和数据；PA0～PA7、PB0～PB7：为A、B口线，用于和外设之间传递数据；PC0～PC5为C端口线，既可与外设传送数据，也可以作为A、B口的控制联络线；CS：片选线，低电平有效。1.8155的内部结构RESET：复位线，通常与单片机的复位端相连。ALE：地址锁存线，高电平有效。IO/M：RAM或I/O口的选择线。当为0时，选中8155的256BRAM；当为1时，选中8155片内3个I/O端口以及命令/状态寄存器和定时/计数器。RD和WR：读/写线，控制8155的读、写操作。TMRIN（TI）：定时/计数器的脉冲输入端。TMROUT（TO）：定时/计数器的输出信号端。VCC：电源端。GND：接地端。8155当IO/M为0时，单片机对8155的RAM进行操作，共256B，低八位的地址为：00H—0FFH。8155当IO/M为1时，单片机对8155的I/O口进行操作。低八位地址I/O口xxxxx000B命令/状态口xxxxx001BPA口xxxxx010BPB口xxxxx011BPC口xxxxx100B定时器/计数器低字节寄存器xxxxx101B定时器/计数器高字节寄存器8155内部寄存器地址分配表2.8155的RAM和I/O口地址编码芯片8155的I/O口和定时器/计数器的工作方式可以通过对8155的命令寄存器写入控制字来实现。

8155的命令寄存器和状态寄存器使用同一个地址。

8155的命令字

命令字主要规定了8155的I/O口和定时器的工作方式。

8255的状态字

状态字的内容包含8155的I/O口的工作状态标志。3.8155的命令字和状态字PA口PB口PC口MCS-51单片机与8155的接口TM1TM2IEBIEAPC2PC1PAPAPBA口方式B口方式B口A口计数器方式00:空操作01:停止计数10:计满后停止11:开始计数0:输入1:输出0:禁止中断1:允许中断00110110

方式1:A、B口基本I/O；C口输入方式2:A、B口基本I/O；C口输出方式3:A口选通I/O；B口基本I/O方式4:A、B口选通I/O8155的命令字格式A口中断请求标志：0:无;1:有A口缓冲器：0:空;1:满A口中断允许：0:禁止;1:允许B口中断请求标志：0:无;1:有B口缓冲器：0:空;1:满B口中断允许：0:禁止;1:允许定时器中断标志:1:有定时器溢出中断0:读状态字后或硬件复位后INTEBTIMERBFBINTRBINTEAINTRABFA--8155的状态字格式基本I/O方式：联络线由程序指定，对计数器输入输出不起控制作用，没有中断能力，输出联络线由软件程序来控制。选通I/O方式：由PC口的低三位作联络线使用，其余位作I/O线；输入联络线可以起选通数据锁存作用；中断时有中断请求信号产生；各个联络线为：INTRA：中断请求输出标志。BFA：PA口缓冲器/空输出信号。STBA：数据选通输入信号。8155的I/O的工作方式8155片内的定时器/计数器是一个14位的减计数器。计数器分为高6位和低8位寄存器，它的计数初值有程序预置。它的格式为：M2M1T13T12T11T10T9T8T7T6T5T4T3T2T1T0高字节寄存器（M2和M1是工作方式码）低字节寄存器（T0—T13为计数器的初值）4.8155的定时器/计数器M2M1方式波形00011011单次方波连续方波单个脉冲连续脉冲8155定时器/计数器四种操作方式和输出波形

1)8155RAM的使用

例题：假定在MCS-51单片机的内部RAM中，从30H开始存放一组数据，字节数为50，要求将该组数据存入8155RAM中，起始地址为7E00H。

程序为：

………………..

RAMWR:MOVR0,#30HMOVDPTR,#7E00H

MOVR2,#50

RAMW:MOVA,@R0

MOVX@DPTR,A

INCR0

INCDPTRDJNZR2,RAMW

…思考：如果要把8155RAM中，从地址为7E00H开始的50个数据存入单片机的30H开始的数据存储单元中，应该如何处理？5.8155的应用2)8155的I/O口的使用例题：假定8155的PA口接8个乒乓开关，8155的PB口接8个指示灯，要求PB显示PA口的开关状态。命令/状态寄存器地址为7E00H,PA地址为7E01H,PB地址为7E02H。8155的命令字为：02H（PA和PB为基本I/O方式）。程序为：

ORG0000H

MOVDPTR,#7E00H

MOVA,#02H

MOV@DPTR,A

LOOP:MOVDPTR,#7F01H

MOVXA,@DPTR

INCDPTR

MOVX@DPTR,A

SJMPLOOP

END写命令字，送入命令/状态寄存器8155的A口数据送入ACCACC数据写入8155的B口循环执行8255是一个通用可编程接口电路。其具有的资源为：三个可编程的8位并行I/O口PA、PB和PC口；PC口可以按位进行操作。8255A的引脚封装图数据总线PA口PB口PC口控制总线二、可编程芯片8255的扩展8255的内部接口图A组端口AA组端口C上半部(4)下半部(4)B组端口CB组端口B(8)(8)A组控制控制B组数据总线缓冲读/写控制逻辑I/OI/OI/OI/ORDWRA0A1RESETCSD7～D0PA7～PA0PC7～PC4PC3～PC0PB7～PB08255各引脚的功能为：地址/数据线D0～D7：是低8位地址线和数据线的共用输入总线，常和MCS-51单片机的P0口相连，用于分时传送地址和数据；PA0～PA7、PB0～PB7：为A、B口线，用于和外设之间传递数据；PC0～PC7为C端口线，既可与外设传送数据，也可以作为A、B口的控制联络线；CS：片选线，低电平有效。RESET：复位线，通常与单片机的复位端相连。A0和A1：I/O口的选择线，通过它可以选择PA口、PB口、PC口和控制寄存器。RD和WR：读/写线，控制8255的读、写操作。VCC：电源端。GND：接地端。1.8255的内部结构高阻态011xX非法态01011高阻态1XXXX从命令口输入00111从PC口输出00101从PB口输出00110从PA口输出00100从PC口输入01001从PB口输入01010从PA口输入01000操作CSWRRDA0A12.8255A的端口选择和基本操作8255有两个控制字：方式控制字

方式控制字用于设定单片机的PA口、PB口和PC口的工作方式。

置位/复位控制字

置位/复位控制字用于对8255A的PC口按位进行操作。3.8255A的控制字B组C口低4位B口方式选择0:输出1:输入0:输出1:输入0:模式01:模式1A组C口高4位A口方式选择0:输出0:输出1:输入1:输入01:模式100:模式01*:模式21:方式标志D7D6D5D4D3D2D1D0方式控制字0:复位1:置位000001010PC0位选择011100101110111PC1PC2PC3PC4PC5PC6PC70:位操作D7×××D3D2D1D0置位/复位控制字8255A有3种工作方式工作方式0

基本的输入/输出方式工作方式1

选通工作方式工作方式2

双向传送方式，只有PA口工作于此方式。4.8255A的工作方式开关量输入显示输出5.8255A和MCS-51单片机的接口例1：在上图所示的8255与单片机的连接电路中，8255A的PC口(7FFEH)作为开关量的输入；8255A的PA口(7FFCH)作为信号的输出；要求8个数码管显示PC口输入的外部信号状态。8255A的工作方式字设定：由题意可知8255的工作方式字应该为：89H6.8255A应用举例：8255初始化从8255的PC口读入数据从8255的PA口输出数据选中8255的PC口选中8255的PA口流程图：ORG0000HMOVDPTR,#7FFFHMOVA,#89HMOVX@DPTR,ALOOP:MOVDPTR,#7FFEHMOVXA,@DPTRMOVDPTR,#7FFCHMOVX@DPTR,A

SJMPLOOPEND写命令字，送入命令/状态寄存器8255的C口数据送入ACCACC数据写入8255的A口循环执行程序清